Лаба 1

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра Котельных Установок и Экологии Энергетики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ

НА ПРОГРАММНОМ ТРЕНАЖЕРЕ

«ПАРОПАРОВОЙ ТЕПЛООБМЕННИК»

Работу выполнили: Клыков П.Н.

Разин Д.М.

Группа: ТФ-02-03

Преподаватель: Чугунков Д.В.

МОСКВА

2007

Реализация тепловых динамических режимов

на программном тренажере «Паропаровой Теплообменник»

Цель работы:

Задачей лабораторный работы является воспроизведение различных стационарных режимов ППТО, а также переходных процессов по температурам пара. Работа выполняется на программном тренажере «Паропаровой теплообменник». Получаемые временные характеристики позволяют установить связь нестационарных тепловых процессов с параметрами исходного режима, величиной возмущающего воздействия, выявить роль тепловой аккумуляции металла и рабочей среды.

В крупных энергетических паровых котлах часто применяют паропаровые теплообменники (ППТО) для регулирования температуры промежуточного перегрева пара. В этих теплообменниках теплота от потока пара сверхкритического давления передается через трубную поверхность потоку пара низкого давления. Величина теплосъема изменяется за счет перераспределения расходов пара низкого давления, поступающих в ППТО и байпасную линию.

Тепловой режим теплообменника зависит от параметров пара сверхкритического и низкого давления, паровой нагрузки котла, доли байпасирования ППТО. Изменение теплопереноса в ППТО влияет одновременно на параметры нагреваемого и греющего пара. Как объект управления ППТО представляет собой сложную динамическую систему.

Объект моделирования:

Анализ динамических процессов проводиться для реального паропарового теплообменника. В качестве прототипа выбран ППТО конструкции завода им. Орджоникидзе для котла П-67 на березовском угле.

Паропаровой теплообменник состоит из секций, каждая из которых представляет собой U-образный корпус, выполненный из трубы диаметром 166х10 мм со встроенным пучком из 7 труб диаметром 32х4 мм. Внутри труб проходит греющий пар сверхкритического давления, а в межтрубном пространстве проходит нагреваемый пар низкого давления. Взаимное движение потоков – встречное. Набор таких секций обеспечивает пропуск всего расхода пара сверхкритического давления.

В качестве физической модели ППТО принят теплообменник типа «труба в трубе». За ППТО в тракт среды сверхкритического давления вводиться впрыск воды с расходом , поэтому через внутреннюю трубу модели проходит расход . Через байпасную линию проходит пар низкого давления с расходом , а расход пара в кольцевом канале равен . Доля байпасирования ППТО составляет: _. Математическое моделирование осуществлено с рядом допущений. Наиболее важные из них: в модели параметры не меняются по пространственным координатам, не учтена тепловая аккумуляция металла внутренних труб, коэффициент теплоотдачи от пара сверхкритического давления к внутренней поверхности труб принят постоянным.

Теоретические основы работы.

Пар низкого давления нагревается в кольцевом канале за счет теплоотвода от поверхности Н_вн внутренней трубы с интенсивностью α₂. Теплообмен потока пара с поверхностью Н_н наружной трубы характеризуется коэффициентом теплоотдачи α_н. пар сверхкритического давления отдает теплоту с интенсивностью, характеризуемой коэффициентом теплоотдачи α₁.

Наружная труба модели имеет массу G_м, равную массе корпуса ППТО. Внутренняя труба модели, разделяющая рабочие среды, принята тонкостенной, не обладающей теплоаккумулирующей способностью.

Температура пара в модели не изменяется по пространственным координатам, т.е. рассматривается модель с сосредоточенными параметрами. Тепловой аккумуляцией парового потока пренебрегаем, как малой по сравнению с тепловой емкостью наружной трубы. Рабочие среды приняты несжимаемыми.

Поведение модели в динамических условиях описывает система уравнений, включающая балансы теплоты и уравнения состояния для рабочих сред, тепловой баланс для стенки корпуса, а так же замыкающую эмпирическую зависимость для коэффициента теплоотдачи α_н от наружной трубы.

Рис. 1. Схема ППТО.

Исходные данные к работе:

Вариант	Режимы						𝜂6
4	1	464	289	736	607	2968	0,3	0,15
	2	464	289	736	607	2968	0,3	0,4

Результаты моделирования:

Режим №1:
Переходный процесс t,c 0 5,66 4,73 -15,94 30 6,45 4,85 -15,39 60 6,94 4,93 -15,05 90 7,25 4,97 -14,83 120 7,44 5 -14,7 150 7,56 5,02 -14,62 180 7,63 5,03 -14,56 210 7,68 5,04 -14,53 240 7,71 5,04 -14,51 270 7,73 5,05 -14,5 300 7,74 5,05 -14,49 330 7,75 5,05 -14,49 360 7,75 5,05 -14,48 7,76 5,05 -14,48	Стационарный тепловой режим: Температура,°С: X1(=464, Y1=431.6, X2=289, Y2=415 , T=375,2 Энтальпия, кДж/кг: E1()=2964, M1()=2774.7, E2()=2941.9, M2()=3256.6 , M()=3162.2, I()=220.3 Тепловосприятие,кДж/с: Q=131849 Доля байпасирования: G(𝜂6)= 0.3 Давление, МПа: P1()= 28,P2 , P2()=3.8

Режим №2:
Переходный процесс t,c 0 15.11 12.61 -42.51 30 17.21 12.93 -41.04 60 18.52 13.13 -40.13 90 19.33 13.26 -39.56 120 19.84 13.34 -39.2 150 20.16 13.39 -38.98 180 20.36 13.42 -38.84 210 20.48 13.44 -38.75 240 20.56 13.45 -38.7 270 20.61 13.46 -38.66 300 20.64 13.46 -38.64 330 20.66 13.47 -38.63 360 20.67 13.47 -38.62 20.69 13.47 -38.61	Стационарный тепловой режим: Температура,°С: X1(=464, Y1=431.6, X2=289, Y2=415 , T=375,2 Энтальпия, кДж/кг: E1()=2968, M1()=2774.7, E2()=2941.9, M2()=3256.6 , M()=3162.2, I()=220.3 Тепловосприятие,кДж/с: Q=131849 Доля байпасирования: G(𝜂6)= 0.3 Давление, МПа: P1()= 28,P2 , P2()=3.8

Выводы по работе.

В данной лабораторной работе изучалась модель паро-парового теплообменника. Задачей работы было определение влияния доли байпасирования (доля пара пропускаемого через байпасную линию) на параметры первичного и вторичного пара. Исходя из полученных результатов эксперимента, можно сделать вывод, что рост доли байпасирования сказался на температуре первичного пара на выходе из ППТО, температура вторичного пара на выходе из ППТО и на температуре в точке смешения – они все увеличились. Т.к. мы пропускаем больше пара через байпасную линию, это сказывается на теплофизических свойствах ППТО. Что и привело к данным изменением температур.